Механизм действия цемента

Их молекулы адсорбируются на поверхностях твердых частиц смеси. В основном адсорбция происходит на зернах цемента и образующихся с момента их контакта с водой продуктах гидратации, имеющих громадную удельную поверхность.

Пластифицирующий эффект добавок объясняется следующим. В смеси без добавок зерна цемента объединены во флокулы — агрегаты зерен. Причина их образования — действие на поверхности твердых частиц сил межмолекулярного притяжения. Тех самых, что вызывают адсорбцию воды. Роль этих сил возрастаете уменьшением размеров частиц (т. е. с увеличением их удельной поверхности).

Если поведение зерен заполнителей определяется силами тяжести, то для цемента и наполнителей (размер зерен < 100 мкм) основными становятся силы межмолекулярного притяжения, а влияние сил тяжести на их поведение менее значимо. Поэтому зерна цемента притягиваются друг к другу, объединяясь во флокулы. Это происходит уже в сухом цементе, о чем свидетельствует его низкая насыпная плотность: 1000-1100 кг/м³ при плотности зерен 3100 кг/м³. В воде подвижность частиц увеличивается и флокулообразование интенсифицируется.

Внутри флокул удерживается («защемляется») значительное количество воды, которая не участвует в обеспечении подвижности бетонной смеси.

Добавки в большинстве случаев являются анионактивными. В воде они распадаются на ионы. Пластификацию обеспечивают отрицательно заряженные ионы (анионы). Они адсорбируются на частицах цемента, которые также становятся отрицательно заряженными. Это приводит к взаимному отталкиванию зерен и разрушению флокул. Освобождающаяся вода разжижает бетонную смесь.

В то же время адсорбция пластификатора не закрывает воде доступ к зернам цемента, хотя и несколько затрудняет его. Поэтому с момента контакта цемента с водой начинается его гидратация и на поверхностях зерен откладываются ее сверхмелкие продукты. Они покрывают уже адсорбированные частицы пластификатора, что прекращает их действие. Но новые молекулы добавки, растворенные в воде, сорбируются на этих частицах, восстанавливая действие отталкивающих сил между зернами. Эти конкурирующие процессы протекают непрерывно.

Наибольшую скорость гидратации имеет алюминат. На нем и продуктах его гидратации и сорбируются в первую очередь молекулы добавки. Несколько позже начинается гидратация трех-кальциего силиката. Поэтому на начальной стадии гидратации добавка взаимодействует с алюминатной составляющей.

Действие пластифицирующей добавки продолжается, пока имеется ее «резерв» в воде затворения. Если он заканчивается, продолжающаяся гидратация вновь придает зернам цемента способность притягиваться друг другу. Опять образуются флокулы, «защемляющие» часть воды. Подвижность смесей резко падает. Поэтому в смесь следует вводить такое количество добавки, которое обеспечивает ее присутствие в жидкой фазе и сохраняемость подвижности на нужное время.

При этом следует иметь в виду, что при повышенном содержании алюмината в цементе «омертвление» добавки идет с большей скоростью и поэтому требуется повышенная ее дозировка.